CN107921943A - 用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法以及用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的系统 - Google Patents

用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法以及用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种方法和一种系统用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统(10)，尤其是制动系统(10)是气动的和/或液压的制动设备、特别是轨道车辆的气动的和/或液压的制动设备，基于实际的参考运行和虚拟的测试运行如此调节用于制动系统(10)的控制数据组，使得达到预定的许可前提条件。

Description

用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法以及用 于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的系统
技术领域
本发明涉及一种方法和一种系统用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统，其中制动系统至少局部地具有摩擦制动器，并且制动系统此外具有包含初始的控制数据组的控制装置以用于在运行中控制制动系统。
背景技术
为了将制动系统、特别是具有至少部分为摩擦制动器的气动和/或液压的制动系统投入运行，当前和根据现有技术，轨道车辆在动态的启动(IBS)的情况下在试验路段上进行实际测试。
这种测试方法如此实施，使得在参考行驶时测试用于制动系统控制数据的初始值(初始的控制数据组)并且与此同时检查轨道车辆的制动系统是否满足预定的许可前提条件。如果许可前提条件没有达到，则重复实施测试方法，直至寻找到这样的用于制动系统的控制数据组，其允许所述许可前提条件被遵守。
由WO2014/029581A1已经已知一种方法用于在由多个轨道车辆构成的车辆联合体的一个第一轨道车辆中启用至少一个用于显示车辆联合体的状态或诊断信息的装置，该装置可以基于至少一个功能数据组运行。然而WO2014/029581A1不涉及气动系统的启用。
由WO1996/031385A1已知一种用于补偿作用到轨道车辆上的横向力的装置，其车厢经由弹簧装置支撑在至少一个底盘上并且该车厢经由横向补偿器可相对于底盘在横向方向上移动。在此配置一个横向弹簧装置用于缓冲动态的振动，该横向弹簧装置可以根据行驶状态选择性地被接通或断开。在此背景下也公开了仿真模型，利用该仿真模型可以模拟设有根据该发明的横向补偿装置的底盘的行驶动力学特性。
当今轨道车辆的动态启动通常需要许多测试行驶，这涉及到人员、材料的巨大耗费以及测试路段的使用费用。
发明内容
因此本发明的目的在于，改善用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法和系统，特别是如此改进，即可以明显减小测试过程的数量。
该目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的方法实现。据此规定一种用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法，该制动系统至少局部地具有摩擦制动器，该制动系统此外具有包含初始的控制数据组的控制装置以用于在运行中控制制动系统，该方法包括至少如下步骤：
实施参考运行并且测定制动系统的至少一种类型的实际的参考运行参数；
基于参考运行参数构建具有初始的虚拟的控制数据组的制动系统的虚拟模型，所述初始的虚拟的控制数据组对应于所述初始的控制数据组；
基于该模型实施至少一个虚拟的测试运行，以便检查预定的许可前提条件的达到；
借助于虚拟的测试运行检查虚拟的控制数据组，以确定该虚拟的控制数据组必须何种程度地改变，使得制动系统达到预定的许可前提条件，并且确定至少一个校正系数，以便获得校正的虚拟的控制数据组。
本发明基于这样的基础构思，即测试运行的一部分不再在实际的测试行驶的范围内完成，而是优选大部分地虚拟地完成。为此借助于一个实际的参考运行确定至少一种类型的参考参数，其描述或表征该气动的系统。这些数据而后被用作构建制动系统的尽可能有效力的模型的基础。该模型又被用于模拟，借助于该模拟实施虚拟的测试运行。借助于该测试运行此外获得进一步的认识，即气动系统的初始选择的控制数据(也称为初始控制数据组)在何种程度上允许达到预定的许可前提条件和/或控制数据必须何种程度地改变，以便达到预定的许可前提条件。
由此可以实现，避免在测试路段上的昂贵的试验和测试天数并且总体上减小必须在真实情况下实施的测试的数量。可选地甚至也可以的是，放弃实际的核对试验。因此在实际的测试运行中避免迭代循环，该迭代循环由于系统测试、系统技术参数的重新调整和新的系统测试等等产生。总体上因此可以高度简化启用过程。
概念“控制数据组”包括被选择用于开环控制和/或闭环控制制动系统的数据。
概念“参考运行”可以包括制动系统的静态的和/或动态的运行、一个测试行驶或多个测试行驶。
概念“参数或参考运行参数”特别是应当如此理解，即参数描述或表征相关的变量，其例如描述或表征制动系统或制动系统的部件或制动系统的特性。
基于校正的运行参数可以实施至少一个检查运行，以便检查在实际中预定的许可前提条件的达到。如果利用初始的或修改的控制数据在虚拟的测试运行中达到气动系统的预定的许可前提条件，那么这些数据有利地在实际的测试运行(实际的核对试验)中再次被验证。
此外，初始的控制数据组和/或初始的虚拟的控制数据组和/或校正的虚拟的控制数据组可以包括至少一个这样的值，其与制动系统的制动力和/或制动力分布和/或控制装置算法相关联。
例如可以考虑的是，控制数据组具有用于制动力和/或制动力分布的值或额定值(例如分别根据规定的运行状态或行驶状态)或具有定义制动力和/或制动力分布的参数。
此外可以规定，基于校正的运行参数如此修改初始的控制数据组，使得制动系统的控制数据满足所述许可前提条件。由此实现，基于虚拟的测试运行将用于制动系统的控制数据组如此例如自动地或半自动地(例如在之前通过测试人员检查之后)输入到制动系统中并且由此达到预定的许可前提条件。
运行参数的检查过程可以包括基于虚拟的测试运行的、虚拟的测试运行和参考运行的差异因素。由此虚拟的测试运行的有效力可以被加大并且设计成更加稳定的。
特别是可以规定，差异因素是与预定的许可前提条件相比的、虚拟的测试运行和参考运行的差异因素。由此可以例如通过内插法也在虚拟的测试运行中快速地寻找到最佳化问题的解决方案。
虚拟的测试运行可以包括检查：具有初始的虚拟的控制数据组或具有在测试运行期间修改的虚拟的控制数据组的虚拟模型是否满足所述预定的许可前提条件。这最后也可以实现，使得在实际中的最后测试运行变成多余的，因为虚拟地获得的数据就已经具有充分的有效力。随着满足预定的许可前提条件，虚拟的测试运行结束。
此外可以规定，将满足所述预定的许可前提条件的虚拟的控制数据组作为校正的控制数据组传输给制动系统。由此制动系统被简单地设定到预定的许可数据。这允许顺利地将虚拟的结果转化到实际的系统中。
校正的控制数据组的传输可以自动地或半自动地实现。也可以考虑的是，校正的控制数据组的传输可以部分地或完全地手动地例如经由调节螺钉或类似件(例如手动的调节滑块或手动的调节轮)实现。为了传输校正的控制数据组，可以设置数字的接口。该数字的接口可以是有线的和/或无线的接口。
此外可以规定，制动系统是气动的和/或液压的制动设备、特别是轨道车辆的气动的和/或液压的制动设备。
可以规定，参考运行参数是这样的参数，其间接地或直接地描述制动系统的空气消耗、制动距离、响应特性、防滑性、响应时间、制动器、充填时间、摩擦系数、车辆重量、制动力、最高速度、制动力分布、基于构件的响应特性、控制装置算法、容器尺寸、管道直径、管道长度和/或管道中的压力降、摩擦损失、能量消耗、相对速度和/或打滑。
应当注意，与制动系统的制动力和/或制动力分布和/或控制装置算法相关联的值不仅可以是参考运行参数，因为其描述制动系统，而且可以是控制数据组的部分，因为其可以相应地被调节，或是被选择用于开环控制和/或闭环控制制动系统的数据。
该方法可以在轨道车辆的车辆许可的范围内特别是结合动态的启动(IBS)实现。至今，为了车辆许可而租用测试路段并且部分地通过通宵行驶试验通过在车辆上工作的技师确定车辆参数。在行驶试验中例如获得如下参数：
空气消耗；
制动距离；
防滑性响应特性；
制动器响应时间；
充填时间。
虚拟模型(仿真模型)基于具有分派给该模型的技术参数的功能性的车辆模型。
这些用于描述制动系统的技术参数包括、但不限于：
例如制动衬片/制动盘的摩擦系数，车轮/轨道的摩擦系数；
车辆重量；
制动力；
最高速度；
制动力分布；
基于构件的响应特性；
控制装置算法。
可选地可以确定其他的参数。这些其他的参数包括、但不限于：
(制动系统的)容器尺寸；
(制动系统的)管道直径；
(制动系统的)管道长度；
(制动系统的)管道中的压力降，摩擦损失。
在构建完仿真模型之后，模拟车辆的系统特性。
在模拟车辆的系统特性时确定的参数尤其是如下参数，但是不限于这些参数：
制动距离；
空气消耗；
充填时间。
附加地可以确定如下示例地列出的其它参数：
防滑性响应特性；
制动器响应时间；
能量消耗；
相对速度/打滑。
此外，本发明涉及一种用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的系统。该系统至少包括下列特征：
制动系统，其包括至少一个控制单元，该控制单元具有至少一个数据输入接口和至少一个数据输出接口以及至少控制数据组存储器；
至少一个用于在参考运行中测定制动系统的一种类型的实际的参考运行参数的传感器；
至少一个仿真单元，其用于基于参考运行参数产生具有初始的虚拟的控制数据组的制动系统的虚拟模型，该初始的虚拟的控制数据组对应于所述初始的控制数据组。
至少一个检查单元，借助于该检查单元基于该模型能够实施至少一个虚拟的测试运行，以便检查预定的许可前提条件的达到，并且借助于虚拟的测试运行借助于检查单元能够检查虚拟的控制数据组，以确定该虚拟的控制数据组必须何种程度地改变，使得制动系统达到预定的许可前提条件，并且借助于检查单元能够确定至少一个校正系数，以便获得校正的虚拟的控制数据组。
此外可以设置至少一个校正单元，以便将校正的虚拟的控制数据组传输给制动系统的控制单元，以便基于校正的运行参数实施至少一个检查运行，以便检查在实际中预定的许可前提条件的达到。
该系统可以实现所有的结合上述的方法公开的单独的或组合的结构以及功能特征并且达到相应的优点。反之亦然，即结合系统描述的结构以及功能特征也可以应用在方法中。
此外可以规定，制动系统是气动的和/或液压的制动设备、特别是轨道车辆的气动的和/或液压的制动设备。
借助于该系统可以实施用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法。
仿真单元可以设置在车辆本身中。
然而也可以考虑的是，仿真单元远离制动系统本身或远离车辆设置。在此特别是可以考虑，将仿真单元经由无线接口与制动系统的控制单元连接。
附图说明
本发明的其他细节和优点应当现在借助于在附图中示出的实施例详细阐述。其中：
图1示出根据本发明的系统的一个实施例的示意图，利用该系统可以实施根据本发明的方法；并且
图2示出根据本发明的方法的一个可能的实施例的流程图，该方法借助于根据图1的系统实施。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统10的系统的一个实施例的示意图，利用该系统可以实施根据本发明的用于启用制动系统10的方法。
在此描述的实施例中的制动系统10是轨道车辆的气动的制动设备并且局部地具有摩擦制动器。
制动系统10具有控制单元12，该控制单元12具有至少一个数据输入接口14和至少一个数据输出接口16以及至少用于控制数据组的控制数据组存储器18。开始时向控制数据组存储器18中存入初始的控制数据组19。
此外，设置传感器20用于例如在参考运行中测定制动系统10的参考运行参数。
传感器20是合适的传感器，以便测定运行参数，如：
例如制动衬片/制动盘的摩擦系数，车轮/轨道的摩擦系数；
车辆重量；
制动力；
最高速度；
制动力分布。
此外是仿真单元22，其用于基于参考运行参数产生制动系统10的虚拟模型24，该虚拟模型包括初始的虚拟的控制数据组26，该初始的虚拟的控制数据组对应于所述初始的控制数据组(并且例如经由数据输出接口16已被读取)。
此外设置检查单元28，借助于该检查单元基于所述模型24可以实施至少一个虚拟的测试运行，以便检查预定的许可前提条件的达到，并且借助于虚拟的测试运行借助于检查单元28能够检查虚拟的控制数据组，以确定该虚拟的控制数据组必须何种程度地改变，使得制动系统10达到预定的许可前提条件。
借助于检查单元28也可以确定至少一个校正系数，以便获得校正的虚拟的控制数据组。
此外设置校正单元30，以便经由数据输入接口14将校正的虚拟的控制数据组传输给制动系统10的控制单元12，以便基于校正的运行参数实施至少一个检查运行，以便检查在实际中预定的许可前提条件的达到。
校正的控制数据组借助于校正单元30被存储到控制数据组存储器18中或被相应地调节。这可以模拟地和/或数字地实现。在此方面下也可以考虑的是，例如设置机械的和/或数字的或电子的调节可能性。
例如向控制单元12中的输入变量(其借助于校正单元30调节)可以是(例如轨道车辆的)制动系统的主管路中的压力。输出变量在这种情况下可以是制动压力。可以设置调节螺钉和/或数字接口作为用于输入校正的控制数据组的数据输入接口14，该数据输入接口在这种情况下被用于调节制动系统10的制动压力。
当经由数字接口实现调节时，校正的控制数据组的传输而后可以自动地实现或也可以半自动地实现。
图2示意示出应用用于启用制动系统10的方法和系统的一个根据本发明的实施例，用于在轨道车辆的启用或者说许可过程期间减少车辆测试行驶。
该方法的开始点或者说初始点A是在车辆许可范围中授权动态启动(IBS)。
至今，为了车辆许可而租用测试路段并且部分地通过通宵行驶试验通过在车辆上工作的技师确定车辆参数。
根据本发明的方法的该实施例也在第一步骤S1中实施行驶试验、即所谓的参考运行。
在该行驶试验中例如获得参数：
制动距离；
空气消耗；
防滑性响应特性；
制动器响应时间；
充填时间。
在第一步骤S1中也实施参考运行并且测定气动系统的至少一种类型的实际的参考运行参数。
在开始点之后并行于在第一步骤S1中的行驶试验，构建整个车辆(轨道车辆的整体系统)的仿真模型(第二步骤S2)。
仿真模型基于具有分派给模型的技术参数的功能性的车辆模型。
这些技术参数包括、但不限于：
例如制动衬片/制动盘的摩擦系数，车轮/轨道的摩擦系数；
车辆重量；
制动力；
最高速度；
制动力分布；
基于构件的响应特性；
控制装置算法。
可选地可以确定其他的参数。这些其他的参数例如包括、但不限于：
容器尺寸；
管道直径；
管道长度；
管道中的压力降，摩擦损失。
因此基于参考运行参数，建立具有初始的虚拟的控制数据组的制动系统的虚拟模型，该初始的虚拟的控制数据组对应于所述初始的控制数据组。
在构建完仿真模型之后，模拟车辆的系统特性。
在模拟车辆的系统特性时确定的参数尤其是如下参数、但是不限于这些参数：
制动距离；
空气消耗；
充填时间。
附加地可以确定下面示例列出的其他的参数：
防滑性响应特性；
制动器响应时间；
能量消耗；
相对速度/打滑。
在模拟中建立和求解用于所考虑的系统的状态方程。在此通常建立非线性的微分代数方程系统。在正常情况下在此必须使用合适的时间积分方法。局部系统也可以通过状态机描述和求解。
在模拟时也可以在与经验值相结合的情况下使用历史数据，以便合适地描述虚拟车辆。通过模型与历史的试验数据的比较，适配虚拟车辆。
换句话说，基于模型实施至少一个虚拟的测试运行，以便检查预定的许可前提条件的达到。
在行驶试验的结果(第一步骤S1)和模拟(第二步骤S2)存在之后，将它们彼此比较并且如果需要的话，适配/细调模拟(虚拟车辆)的技术参数，从而模拟结果对应于实际的行驶试验结果并且因此仿真模型(虚拟车辆)对应于实际车辆(第三步骤S3)。
在接下来的第四步骤S4中将虚拟车辆的模拟结果(或者，因为一致，将行驶试验的结果)与标准要求、例如用于车辆许可的标准要求比较。进行额定值/实际值比较，其确定是否虚拟车辆遵守许可要求。
在进一步的步骤中应注意，测试车辆和仿真模型的状态可以有意地设计成彼此偏差的，以便在模拟中测定在实际车辆上不能或仅仅以非常高的耗费才可形成的状态。
由此不仅可以提高许可的有效力，而且可以减小在实际车辆上的试验行驶的耗费。
借助于虚拟的测试运行也检查虚拟的控制数据组，以确定该虚拟的控制数据组必须何种程度地改变，使得气动系统达到预定的许可前提条件，并且确定至少一个校正系数，以便获得校正的虚拟的控制数据组。基于校正的运行参数，而后实施至少一个检查运行，以便检查在实际中预定的许可前提条件的达到。
初始的控制数据组、虚拟的控制数据组或校正的虚拟的控制数据组可以包括一个或多个这样的值，其与制动系统的制动力和/或制动力分布和/或控制装置算法相关联。
如果许可要求被遵守，那么不进行任何进一步动作。对于有偏差的情况，在虚拟车辆上适配技术参数，直至许可要求被满足。这些技术参数被确定和被告知行驶试验技师(第五步骤S5)。
所确定的技术参数于是可以通过行驶试验技师在实际的车辆上被设定(第六步骤S6)，并且实施IBS或许可行驶(第七步骤S7)。在合适的前提下可以放弃许可行驶。IBS与虚拟车辆的模拟相组合在这种情况下可被考虑用作许可的基础。
通过应用具有技术参数的仿真模型，可以避免在试验路段上的试验天数和/或减小试验路段天数的数量。在合适的前提下可以省去最终的IBS或许可行驶。
避免了迭代循环，所述迭代循环由于车辆测试、实际车辆上的技术参数的重新调整和新的车辆测试产生。
进行最终有效的值向模拟的反馈，以比较实际车辆/虚拟车辆的最终状态。
附图标记清单
10 制动系统
12 控制单元
14 数据输入接口
16 数据输出接口
18 控制数据组存储器
19 初始的控制数据组
20 传感器
22 仿真单元
24 虚拟模型
26 初始的虚拟的控制数据组
28 检查单元
30 校正单元
A 初始点
S1 第一步骤
S2 第二步骤
S3 第三步骤
S4 第四步骤
S5 第五步骤
S6 第六步骤
S7 第七步骤

Claims (14)

1.一种用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统的方法，该制动系统至少局部地具有摩擦制动器，该制动系统此外具有包含初始的控制数据组的控制装置以用于在运行中控制制动系统，该方法包括至少如下步骤：
实施参考运行并且测定制动系统的至少一种类型的实际的参考运行参数；
基于参考运行参数构建具有初始的虚拟的控制数据组的制动系统的虚拟模型，所述初始的虚拟的控制数据组对应于所述初始的控制数据组；
基于该模型实施至少一个虚拟的测试运行，以便检查预定的许可前提条件的达到；
借助于虚拟的测试运行检查虚拟的控制数据组，以确定该虚拟的控制数据组必须何种程度地改变，使得制动系统达到预定的许可前提条件，并且确定至少一个校正系数，以便获得校正的虚拟的控制数据组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于校正的运行参数实施至少一个检查运行，以便检查在实际中预定的许可前提条件的达到。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，初始的控制数据组和/或初始的虚拟的控制数据组和/或校正的虚拟的控制数据组包括至少一个这样的值，该值与制动系统的制动力和/或制动力分布和/或控制装置算法相关联。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于校正的运行参数如此修改初始的控制数据组，使得制动系统满足许可前提条件。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，运行参数的检查过程包括基于虚拟的测试运行的、虚拟的测试运行和参考运行的差异因素。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述差异因素是与预定的许可前提条件相比的、虚拟的测试运行和参考运行的差异因素。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，虚拟的测试运行包括检查：具有初始的虚拟的控制数据组或具有在测试运行期间修改的虚拟的控制数据组的虚拟模型是否满足所述预定的许可前提条件。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将满足所述预定的许可前提条件的虚拟的控制数据组作为校正的控制数据组传输给机械系统。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，制动系统是气动的和/或液压的制动设备、特别是轨道车辆的气动的和/或液压的制动设备。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，参考运行参数是这样的参数，其间接地或直接地描述制动系统的空气消耗、制动距离、响应特性、防滑性、响应时间、制动器、充填时间、摩擦系数、车辆重量、制动力、最高速度、制动力分布、基于构件的响应特性、控制装置算法、容器尺寸、管道直径、管道长度和/或管道中的压力降、摩擦损失、能量消耗、相对速度和/或打滑。
11.一种用于启用具有预定的许可前提条件的制动系统(10)的系统，该制动系统至少局部地具有摩擦制动器，该系统至少包括：
制动系统(10)，其包括至少一个控制单元(12)，该控制单元(12)具有至少一个数据输入接口(14)和至少一个数据输出接口(16)以及至少控制数据组存储器(18)；
至少一个用于在参考运行中测定制动系统(10)的一种类型的实际的参考运行参数的传感器(20)；
至少一个仿真单元(22)，其用于基于参考运行参数产生具有初始的虚拟的控制数据组(26)的制动系统(10)的虚拟模型(24)，该初始的虚拟的控制数据组对应于所述初始的控制数据组(19)；
至少一个检查单元(28)，借助于该检查单元基于该模型能够实施至少一个虚拟的测试运行，以便检查预定的许可前提条件的达到，并且借助于虚拟的测试运行借助于检查单元(28)能够检查虚拟的控制数据组，以确定该虚拟的控制数据组必须何种程度地改变，使得气动的系统(10)达到预定的许可前提条件，并且借助于检查单元(28)能够确定至少一个校正系数，以便获得校正的虚拟的控制数据组。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，此外设置至少一个校正单元(30)，以便将校正的虚拟的控制数据组传输给制动系统(10)的控制单元(12)，以便基于校正的运行参数实施至少一个检查运行，以便检查在实际中预定的许可前提条件的达到。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，制动系统(10)是气动的和/或液压的制动设备、特别是轨道车辆的气动的和/或液压的制动设备。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其特征在于，借助于该系统能够实施根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
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